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电路学习

Lao·Zhu edited this page Aug 23, 2021 · 7 revisions

原理图展示

下图展示了miniFOC示范电路的原理图,接下来对电路原理图进行下一步的讲解。 miniFOC_schematic


元件选型

    miniFOC的示范电路的主控采用了兆易创新的GD32F130G6U6芯片。GD32F130G6U6采用了ARM Cortex-M3内核,具有32KB的Flash空间及4KB的SRAM空间,工作在72MHz主频下。通过GD32的TIMER1通道0、1、2(位于PA0、1、2)产生PWM信号,用于驱动电路。另外,我们还引出了UART0、SWD调试引脚用于程序下载和调试。磁编码器采用了赛卓的SC60228芯片,主控通过SPI0接口与之进行通信。
    三相驱动选择的是屹晶微的EG2133芯片。EG2133是一款专用三相独立半桥驱动芯片,有4.5—20V宽电压输入、300V高侧自举电源耐压等优点。可以满足大部分电路驱动需求,即更换MOS管时无需更换驱动IC和修改程序。示范电路的MOS管采用了铨力公司的AP2300,漏源电压20V,漏极电流可达5.2A,可以满足一般无刷电机的应用需求。
    由于示范电路输入电压最大为18V,故选用两级降压方案为主控、栅极驱动及其它外设电源。我们选用天钰的FR8204芯片作为第一级降压,将输入电压降至5V。FR8204是一款集成MOS的同步Buck芯片,输入电压范围为4.5—18V,输出电流2A,开关频率500kHz,为电路小型化提供了基础。选用恒佳兴的HX9193-33GB芯片作为第二级降压,为单片机提供3.3V供电。HX9193是一款LDO芯片,输出电流可达600mA。


电路工作

    本设计使用的三相半桥驱动为屹晶微的EG2133,可支持的最高PWM频率为500kHz,内置了硬件死区控制,所以控制部分可以不考虑死区的设置,减少微控制器的计算资源消耗,开关节点的耐压高达275V,应用于重载场景中,也能保证半桥驱动不受损坏。三相半桥驱动上共有6个输入,可分别对六根MOS管进行单独操作,也可以将某一相的两个输入直接接到微控制器的同一个PWM输出端口上,使得半桥保持上下管互补开关,这就有使用微控制器上6个和3个PWM输出端口的区别,分别称为6PWM模式和3PWM模式。
    PWM通过GD32F130G6U6主控中的通用定时器TIM1外设产生,为了减少微控制器的引脚数量,我们采用3PWM模式进行控制,下管的控制信号由三相驱动器自己产生互补PWM驱动。图中R1、C4组成的RC电路可以在重新上电时给单片机RST引脚提供上电复位信号。C5、C6是单片机的去耦电容,用于减少单片机供电电压波动,保障单片机稳定工作。R5电阻为LED的限流电阻,使LED1工作在正常电流下而不会过流烧坏。